CN112723732A - 一种弧面玻璃的非接触式切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弧面玻璃的非接触式切割方法，包括以下步骤：将三维弧面玻璃放置于治具的玻璃支撑架上，三维弧面玻璃基片由周侧至中心向下弯曲；控制激光头与三维弧面玻璃基片之间留有间隔，且使得三维弧面玻璃基片最低点位于激光头正下方，将激光头所处位置定为起始点，得到起始点与三维弧面玻璃基片的最低点的间距Z0；建立激光头的纵向位移距离求导方程，得到激光头相对于起始点的纵向位移距离Z；并得到激光头与三维弧面玻璃基片最低点于竖直方向上的距离的求导公式，激光头沿预设切割路径运动，且激光头根据求导公式纵向移动保持激光头与三维弧面玻璃基片的相对距离始终为Z0，完成弧面玻璃的切割。激光头不会与三维弧面玻璃基片产生摩擦。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，更具体的说，涉及一种弧面玻璃的非接触式切割方法。
背景技术
现有技术中汽车后视镜等弧面玻璃的加工是通过机械加工的方式来完成的，大致过程如下：将一方形的曲面玻璃作为原片，将玻璃刀装在自动切割机上，按照预设的尺寸参数进行划线切割，切出后视镜的形状，将多余的部分掰下来，将后视镜通过磨边机进行倒角磨边，再进行清洗，变成成品。
上述加工工艺存在的问题有：效率较低，需要经过多道工序，且需要进行清洗不够环保，而且在进行机械切割时，实际切割效果尺寸与输入的预设切割参数存在较大偏差，但是镜片外形尺寸又要求较高，所以无法满足要求，造成了很多次品；如用通止规方式来检验镜片尺寸是否合规，又会导致产品质量不稳定，因为止规是不锈钢材料，比玻璃硬度高，因此会产生磕碰导致不良产品生成，造成了浪费；如果要求较高的成品率的话，则对工人技术、经验要求都很苛刻，现有条件很难满足。
申请号为“201810368767.8”的一种用激光快速加工汽车后视镜的方法中提出了一种接触式玻璃加工方法，其方法为通过激光头与切割弧面贴合，进而完成弧面切割。但是上述加工方法仍存在激光头在切割过程中始终与弧面接触产生摩擦，导致激光头的使用寿命过低的问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供切割过程中激光头无需与玻璃弧面接触的一种弧面玻璃的非接触式切割方法。
解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种弧面玻璃的非接触式切割方法，包括以下步骤：
S1、将一三维弧面玻璃基片放置于治具的玻璃支撑架上，所述三维弧面玻璃基片由周侧至中心向下弯曲；控制激光头与三维弧面玻璃基片之间留有间隔，且使得三维弧面玻璃基片的最低点位于激光头的正下方，将激光头所处位置定为起始点，得到起始点与三维弧面玻璃基片的最低点的间距Z0；
S2、建立激光头相对于起始点的纵向位移距离的求导方程，所述纵向位移距离的求导方程的表达式为：
其中，Z为激光头相对于起始点的纵向位移距离；R为三维弧面玻璃基片对应的圆弧的半径；X为激光头的横向位移距离；
S3、根据Z0与Z，得到激光头与三维弧面玻璃基片最低点于竖直方向上的距离的求导公式，所述激光头与三维弧面玻璃基片的最低点的纵向距离的求导公式为：Z1＝Z+Z0；
激光头沿预设切割路径运动，且激光头根据Z1纵向移动保持激光头与三维弧面玻璃基片的相对距离始终为Z0，使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片上，激光头沿预设切割路径运动结束后，完成弧面玻璃的切割。
通过在切割的过程中，激光头根据求导公式保持纵向同步移动，使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片上，保证了切割的质量。且激光头与三维弧面玻璃基片之间始终留有间隔，激光头不会与三维弧面玻璃基片产生摩擦，提高了激光头的使用寿命。
在进一步的方案中，所述S3还包括：激光头沿预设切割路径运动前，将三维弧面玻璃基片划分为多个工位，每个工位可以切割得到一个工件，当激光头移动到待加工工位时，治具沿纵向摆动，带动三维弧面玻璃基片移动，使三维弧面玻璃基片的待加工工位的切割面处于水平位置。减小激光头射出的激光束入射至三维弧面玻璃基片上对应工位的入射角度，提高弧面玻璃的边缘切割质量。
在进一步的方案中，治具包括自下而上设置的支撑底座、主支撑台及用于放置三维弧面玻璃基片的玻璃支撑架，所述玻璃支撑架与主支撑台之间通过关节轴承转动摇摆配合，玻璃支撑架其中一对相邻侧边与支撑底座之间分别设有伸缩驱动装置，玻璃支撑架在伸缩驱动装置的作用下使相应侧边顶起，带动玻璃支撑架上三维弧面玻璃基片的对应工位升降。
在进一步的方案中，所述伸缩驱动装置包括安装座和伸缩电缸，所述伸缩电缸通过安装座固定在支撑底座上，所述伸缩电缸推杆的头部与玻璃支撑架之间转动配合。
在进一步的方案中，还包括：S4、将切割后的三维弧面玻璃基片进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来，并将裂片后的工件收集。代替了人工掰边，提高了效率，并且精确度、产品的质量也大大提高。
在进一步的方案中，所述步骤S4还包括：在冷水喷淋后，再对工件进行再次加热，利用热胀冷缩原理，使喷淋后没有掉落的玻璃边掉落下来。
在进一步的方案中，还包括：S5、将裂片后的工件放入倒角机进行倒角，完成成品工件的加工。
在进一步的方案中，包括至少两个治具，一个治具的玻璃支撑架上的玻璃在加工时，另一个治具的玻璃支撑架可以预备好放料；当前一个治具的玻璃支撑架上的玻璃切割好后，可以进行下料，而准备好的治具的玻璃支撑架上的玻璃则马上就可以开始切割加工，周而复始。通过双工位实现切割与上料的无缝衔接，提高了加工效率。
有益效果
在切割的过程中，激光头根据求导方程纵向同步移动，使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片上，保证了切割的质量。且激光头与三维弧面玻璃基片之间始终留有间隔，激光头不会与三维弧面玻璃基片产生摩擦，提高了激光头的使用寿命。
附图说明
图1为弧面玻璃的非接触式切割方法的加工设备；
图2为弧面玻璃的非接触式切割方法步骤S2的原理图；
图3为弧面玻璃的非接触式切割方法步骤S3的原理图；
图4为激光束入射至切割面的示意图；
图5为治具的结构示意图；
图6为治具的侧面剖视图；
图7为治具配合激光头在抬升状态下的侧视图；
图8为治具的俯视图。
示意图中的标号说明：
1-激光头，2-治具，3-三维弧面玻璃基片，支撑底座8，主支撑台9，玻璃支撑架10，支撑框11，支撑顶板12，连接座13，关节轴承14，轴承座141，伸缩驱动装置16，伸缩电缸 17，安装座171，安装槽19，推杆20，竖直挡板21，连接横杆22，转轴23，工位24，十字形架35。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-8，本实施例提出了一种弧面玻璃的非接触式切割方法，包括以下步骤：
S1、将一三维弧面玻璃基片3放置于治具2的玻璃支撑架10上，所述三维弧面玻璃基片 3由周侧至中心向下弯曲；控制激光头1与三维弧面玻璃基片3之间留有间隔，且使得激光头1与三维弧面玻璃基片3的最低点正对，并将此时激光头1所处的位置定为初始点，得到初始点与三维弧面玻璃基片3的最低点的间距Z0。
S2、如图2所示，结合三角函数，建立激光头1相对于初始点的纵向位移距离的求导方程，其纵向位移距离的求导方程的表达式为：
其中，Z为激光头1相对于初始点的纵向位移距离，R为三维弧面玻璃基片3对应的圆弧的半径，X为激光头1的横向位移距离。
S3、如图3所示，根据Z0与Z，建立激光头1与三维弧面玻璃基片3的最低点于竖直方向上的间距的求导方程，其激光头1与三维弧面玻璃基片3的相对距离的求导方程为： Z1＝Z+Z0。
如图3所示，激光头1沿预设切割路径运动，且激光头1在横向移动的过程中根据Z1值保持纵向移动，进而保持激光头1与三维弧面玻璃基片3的相对距离不变，激光头1与三维弧面玻璃基片3的相对距离始终为Z0。就使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片3上，激光头1沿预设切割路径运动结束后，完成弧面玻璃的切割。
通过在切割的过程中，激光头1根据求导方程纵向同步移动，使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片3上，保证了切割的质量。且激光头1与三维弧面玻璃基片3之间始终留有间隔，激光头1不会与三维弧面玻璃基片3产生摩擦，提高了激光头1的使用寿命。
作为一种较优的实施方法，S3中激光头1沿预设切割路径运动前，将三维弧面玻璃基片划分为多个工位，每个工位可以切割得到一个工件，当激光头1移动到待加工工位时，治具 2沿纵向摆动，带动三维弧面玻璃基片3移动，使三维弧面玻璃基片3的待加工工位的切割面处于水平位置。减小激光头1射出的激光束入射至三维弧面玻璃基片3上对应工位的入射角度，提高弧面玻璃的边缘切割质量。在本方案中，运用该方法至汽车后视镜的切割加工，得到的工件为后视镜。当然的，本方法也适用于其他弧面玻璃的切割加工。
且需要说明的是，请参阅图4，本方案中三维弧面玻璃基片3的待加工工位的切割面处于水平位置，水平位置并不是指完全水平，由于三维弧面玻璃基片3自身的弯曲，切割面仍存在一定的弧度。此处的切割面处于水平位置，仅是为了让相应工作状态下的工位24上的三维弧面玻璃基片3表面与激光头1投射的激光束尽量保持一个90度垂直的状态。
为了实现治具2沿纵向摆动，带动三维弧面玻璃基片3移动，使三维弧面玻璃基片3的待加工工位的切割面处于水平位置。如图5-7所示，治具2包括支撑底座8、主支撑台9和玻璃支撑架10，所述的支撑底座8为一矩形的支撑平板。所述的主支撑台9包括支撑框11与支撑顶板12，所述的支撑框11的上端与支撑顶板12连接固定。在所述的支撑底座8上的对应位置上设有连接座13，支撑框11的下端安装固定在连接座13上。
如图7所示，所述的玻璃支撑架10与主支撑台9之间通过一关节轴承14实现转动摇摆配合，具体是指：所述的玻璃支撑架10为口字形框架，在口字形框架内固定设有十字形架35，在十字形架35与口字形框架之间形成镂空，在工作时镂空又对应工位24。所述的玻璃支撑架10的正中间处即十字形架的中心处设有一个轴承安装孔15，所述的关节轴承14的球形面安装在轴承安装孔15内，关节轴承14通过一轴承座141连接固定于支撑顶板12的中间位置。
如图5-8所示，所述的玻璃支撑架10的相邻两个侧边与支撑底座8之间分别设有伸缩驱动装置16，所述的伸缩驱动装置16包括伸缩电缸17及安装座171，所述伸缩电缸17的底端与安装座171为转动连接，所述的支撑底座8上设有对应的安装槽19，所述的安装座171通过螺丝安装固定在安装槽19内。
所述的伸缩电缸17上端推杆20的头部与玻璃支撑架10之间为转动配合关系，具体是指：所述的推杆20的头部与玻璃支撑架10之间设有一U型连接座18，所述的U型连接座18的底端与推杆20的头部连接固定，U型连接座18的两侧竖直挡板21之间设有一连接横杆22，所述连接横杆22一端通过螺丝固定在玻璃支撑架10侧边的中间位置上，所述U型连接座18的两侧竖直挡板21与连接横杆22之间穿设有转轴23，使所述的连接横杆22与U型连接座之间通过转轴23转动配合，当伸缩电缸17作用时，推杆20向上升起使连接横杆22绕转轴 23转动，连接横杆22带动玻璃支撑架10一端抬起。
如图5-8所示，所述的玻璃支撑架10为一矩形的框架板，在玻璃支撑架10上设有4个沿周向均匀分布的激光加工工位24。未工作状态下，所述的玻璃支撑架10处于水平放置的状态，工作状态下，所述的玻璃支撑架10在伸缩电缸17的伸缩驱动作用下，间歇性地以关节轴承14为中心进行转动摇摆，使得其上对应工作的工位24与激光头1配合，减小了减小激光头1射出的激光束入射至三维弧面玻璃基片3上对应工位的入射角度，满足处于相应工作状态下的工位24上的三维弧面玻璃基片3表面与激光头1投射的激光束尽量保持一个90 度垂直的状态。
且通过上述方法实现三维弧面玻璃基片3的切割，在切割的过程中，激光头1根据求导公式保持纵向同步移动，使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片上，保证了切割的质量。且激光头1与三维弧面玻璃基片3之间始终留有间隔，激光头1不会与三维弧面玻璃基片3产生摩擦，提高了激光头1的使用寿命。
S4、将切割后的三维弧面玻璃基片3进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来作为一种较优的实施方式，冷水喷淋后，再次对后视镜进行再次加热，利用热胀冷缩原理，使喷淋后没有掉落的玻璃边掉落下来，并将裂片后的弧面玻璃收集。代替了人工掰边，提高了效率，并且精确度、产品的质量也大大提高。
S5、将裂片后的弧面玻璃放入倒角机进行倒角，完成成品弧面玻璃的加工。
同时，本方案中治具2至少为两个，一个治具2的玻璃支撑架3上的玻璃在加工时，另一个治具2的玻璃支撑架3可以预备好放料。当前一个治具2的玻璃支撑架3上的玻璃切割好后，可以进行下料，而准备好的治具2的玻璃支撑架3上的玻璃则马上就可以开始切割加工，周而复始。通过双治具实现切割与上料的无缝衔接，提高了加工效率。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将一三维弧面玻璃基片放置于治具的玻璃支撑架上，所述三维弧面玻璃基片由周侧至中心向下弯曲；控制激光头与三维弧面玻璃基片之间留有间隔，且使得三维弧面玻璃基片的最低点位于激光头的正下方，将激光头所处位置定为起始点，得到起始点与三维弧面玻璃基片的最低点的间距Z0；
S2、建立激光头相对于起始点的纵向位移距离的求导方程，所述纵向位移距离的求导方程的表达式为：
其中，Z为激光头相对于起始点的纵向位移距离；R为三维弧面玻璃基片对应的圆弧的半径；X为激光头的横向位移距离；
S3、根据Z0与Z，得到激光头与三维弧面玻璃基片最低点于竖直方向上的距离的求导公式，所述激光头与三维弧面玻璃基片的最低点的纵向距离的求导公式为：
；
激光头沿预设切割路径运动，且激光头根据Z1纵向移动保持激光头与三维弧面玻璃基片的相对距离始终为Z0，使得投射的焦点段始终聚焦在三维弧形玻璃基片上，激光头沿预设切割路径运动结束后，完成弧面玻璃的切割。
2.根据权利要求1所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，所述S3还包括：激光头沿预设切割路径运动前，将三维弧面玻璃基片划分为多个工位，每个工位可以切割得到一个工件，当激光头移动到待加工工位时，治具沿纵向摆动，带动三维弧面玻璃基片移动，使三维弧面玻璃基片的待加工工位的切割面处于水平位置。
3.根据权利要求2所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，治具包括自下而上设置的支撑底座、主支撑台及用于放置三维弧面玻璃基片的玻璃支撑架，所述玻璃支撑架与主支撑台之间通过关节轴承转动摇摆配合，玻璃支撑架其中一对相邻侧边与支撑底座之间分别设有伸缩驱动装置，玻璃支撑架在伸缩驱动装置的作用下使相应侧边顶起，带动玻璃支撑架上三维弧面玻璃基片的对应工位升降。
4.根据权利要求3所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，所述伸缩驱动装置包括安装座和伸缩电缸，所述伸缩电缸通过安装座固定在支撑底座上，所述伸缩电缸推杆的头部与玻璃支撑架之间转动配合。
5.根据权利要求1所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，还包括：S4、将切割后的三维弧面玻璃基片进行加热，再对加热后的基片进行冷水喷淋，利用热胀冷缩原理使激光切割后多余的边掉下来，并将裂片后的弧面玻璃收集。
6.根据权利要求5所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：在冷水喷淋后，再对工件进行再次加热，利用热胀冷缩原理，使喷淋后没有掉落的玻璃边掉落下来。
7.根据权利要求5所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，还包括：S5、将裂片后的工件放入倒角机进行倒角，完成成品工件的加工。
8.根据权利要求1所述的弧面玻璃的非接触式切割方法，其特征在于，包括至少两个治具，一个治具的玻璃支撑架上的玻璃在加工时，另一个治具的玻璃支撑架可以预备好放料；当前一个治具的玻璃支撑架上的玻璃切割好后，可以进行下料，而准备好的治具的玻璃支撑架上的玻璃则马上就可以开始切割加工，周而复始。
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| CN113960708A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-21 | 苏州众为光电有限公司 | 一种窄带滤光片的切割方法 |
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